Темная материя - верхушка айсберга неизвестного нам мира
На последней конференции в Институте космологической физики Кавли при Чикагском университете был организован коллоквиум, посвященный вопросу обнаружения темной материи. Слово взял космолог-теоретик Майкл Тернер, который является автором термина «темная энергия». Он сообщил, что на протяжении 20-30 лет идея темной материи сформировалась в единую теорию, своеобразный Святой Грааль, приведший к гипотезе «вимпов» (WIMP, слабо взаимодействующих частиц) и убеждению, что частицы темной материи могут быть обнаружены.
«Но есть новое поколение физиков, которое говорит: «Что ж, есть и другая точка зрения. Темная материя может быть верхушкой айсберга другого мира, который не связан с нашим. И я даже не могу ничего сказать об этом мире. Те правила, которые мы знаем, для него не работают».
«Десять лет назад», — начал Тернер, — «я и не думал, что найдутся астрономы, космологи и физики-ядерщики, которые сойдутся во мнении, что темная материя имеет важное значение. Однако сейчас это и происходит. И все они верят в то, что проблема скоро разрешится. Слушать физиков-ядерщиков, доказывающих существование темной материи, и астрономов, выдающих «вимпы» за темную материю, — замечательно».
Роки Колб, изучающий применение физики элементарных частиц к ранней Вселенной и написавший в соавторстве с Майклом Тернером популярный учебник для физиков и космологов, подхватил слова коллеги:
«Одной из наших задач, как космологов, является понять, из чего состоит Вселенная. При ближайшем рассмотрении выясняется, что галактики и другие структуры, которые мы наблюдаем во вселенной, сделаны преимущественно из темной материи. К такому выводу нас привело огромное количество доказательств, и теперь нам нужно выяснить, что же такое темная материя. Мы вне себя от волнения, поскольку вплотную подошли к ответу, и только один раз в истории человечества кто-то его получит».
«Ничто в космологии не имеет смысла без темной материи», — говорит Тернер. — «Она нужна нам, чтобы сформировать галактики, звезды и другие структуры во Вселенную. Это абсолютный центр космологии. При всем этом мы знаем, что ни одна из известных существующих частиц не может быть темной материей. Поэтому ей должна стать новая частица природы. Примечательно, что наше самое консервативное предположение — это что темная материя представляет собой новую форму материи, которую нужно обнаружить и выяснить, из каких частиц она состоит.
Темная материя — это абсолютный центр космологии, и доказательства этому приходят из разных исследований: количество дейтерия, возникшего после Большого Взрыва; космический микроволновый фон; формирование структуры во Вселенной; кривые галактических вращений; гравитационное линзирование и т.д. и т.п.
Темной материи больше обычной в пять раз, и ее наличие дает нам возможность узнать историю вселенной, которая зародилась из бесформенного месива частиц и превратилась в то, что мы имеем сегодня. Если вы скажете «у вас больше нет темной материи», современная космологическая модель рухнет. И мы вернемся на круги своя.
Частицы темной материи, или вимпы, практически не взаимодействуют с обычной материей. Потребовалось 25 лет, чтобы усилить чувствительность наших детекторов в миллион раз, и теперь у них есть хорошие шансы обнаружить частицы темной материи. Благодаря технологическому прорыву, мы полагаем, что находимся на правильном пути.
Ну, или на его обочине. Сейчас у нас есть инструменты вроде спутника Ферми (гамма-лучевого космического телескопа Ферми) и детектора IceCube (в нейтринной обсерватории на Южном полюсе), которые могут обнаружить обычные частицы (позитроны, гамма-лучи или нейтрино), которые рождаются в процессе аннигиляции частиц темной материи, а значит и свидетельствуют о ее существовании. IceCube достаточно велик, чтобы зарегистрировать нейтрино, родившиеся в результате аннигиляции темной материи на солнце».
Что ж, если открытие темной материи и состоится, то точно в этом столетии. Хотя не так давно исследователи из NASA сообщали, что нашли в космосе следы темной материи, однако эта находка требует тщательной проверки.
